结构振动主动控制

弹性体 在外力作用下，内部各点的应变和应力一一对应，当外力除去后能恢复到原来状态的物体。

柔性梁 压电智能结构振动主动控制研究 刘安成 硕士 智能结构；压电陶瓷；振动控制；驱动电源；柔性梁；柔性板； 固体力学 北京航空航天大学; 该论文对智能结构的概念及其应用作了综述,重点介绍了以压电材料作为作动器的振动主动控制结构,并介绍了目前的研究状况.随后分析了压电智能结构中压电陶瓷、粘接层与基体的位移关系,得到了压电陶瓷的应力应变场分布.由能量变分原理分别导出了含压电陶瓷压电智能梁和智能板的振动控制方程,并由假设模态将位移按模态展开,求解了梁和板的动态特性.压电陶瓷驱动器是压电智能振动主动控制结构的关键部件之一,驱动器的性能对压电陶瓷的动态特性有很大的影响.该文提出了一种压电陶瓷电源驱动器,其核心部分为OCL功率放大器,它可以给压电陶瓷驱动器提供很高的电压输出,文中论述和分析了这种功率放大器的工作原理和电路实现方法.在随后的实验中,电源驱动器的良好性能保证了实验的成功进行.在前述工作的基础上,我们设计了压电智能结构振动主动控制系统,该系统由计算机测量控制系统、压电陶瓷、基体结构等部分组成.控制律采用独立模态空间控制法,它可实现对所需控制的模态进行独立的控制,不影响其它未控的模态,具有易设计、易实现的优点. 无轴承尾桨设计研究 陶岚 硕士 无轴承尾桨；柔性梁；复合材料；动力学设计； 飞行器设计 南京航空航天大学; 该文在国内是首次开展无轴承尾桨设计研究,按照课题要求提出了与WZ-1无人直升机相匹配的无轴承尾桨设计方案,进行了参数选择、动特性分析及有关静、动特性试验,按照确定的方案绘制了全部设计图纸,并已完成了全部零件加工复合材料柔性梁分析是无轴承尾桨研究的关键和基础,该文进行了复合材料柔性梁设计、刚度特性及静、动特性分析、铺层的影响研究,得到了一些有意义的结论开展了复合材料柔性梁静、动特性试验研究,并对不同铺层、不同载荷模式进行了试验对比,验证了理论分析的正确性. 定轴转动与基础激励联合作用下柔性梁的非线性动力行为研究 吴涛 硕士 柔性梁；非线性动力学；多尺度法；定轴转动；基础激励； 固体力学 南京航空航天大学; 该文采用Kane方程方法,并结合假设模态,在保留了广义惯性力和广义作用力中的非线性项的情况下,建立了大范围平面运动柔性梁的纵向及横向非线性动力学控制方程.在此基础上,该文选择定轴转动与基础激励联合作用下的柔性梁为研究对象,结合该对象的具体特点,引入合理的假设和简化,导出了其横向振动的非线性动力学方程. 之后,采用多尺度法并结合笛卡尔坐标变换等一整套行之有效的半解析半数值的处理方法,较为系统、全面地研究了梁可能发生的非线性动力学现象,结合梁的不同边界约束条件,具体地分析了梁共振时的幅频特性曲线随着转速、激励幅值、系统阻尼等相关参数的改变而变化的规律.通过上述分析与研究,深入地揭示了该类梁模型在参数激励与内、外激励或单独或联合作用下的一系列非线性动力学行为的内在本质,观察到了一些新的现象,发现了一些新的规律. 柔性梁与刚性地面碰撞动力学研究及仿真 罗明聪 硕士 柔性梁；刚柔耦合；动力学；刚性地面；柔性体碰撞； 工程力学 天津商业大学 南京理工大学; 柔性体碰撞是工程中常见的现象它的研究对于精密加工、高精度机械控制等具有重要的实际意义由于柔性因素的影响，使其表现出与刚性体碰撞明显不同的特点但由于柔性体碰撞问题的复杂性，目前的研究还有待深入 本文针对柔性梁与刚性地面碰撞问题，把整个碰撞运动过程分为两个互相联系的阶段碰撞接触阶段和非碰撞期间的柔性梁运动阶段针对各个阶段，采取不同的动力学建模方法对于柔性梁的运动，充分考虑刚柔耦合效应，建立计及动力刚化效应的动力学模型，并用模态坐标法对动力学方程进行离散，得到适于数值计算的离散化模型对于碰撞接触阶段，采用动量平衡法，对于传统的瞬间碰撞假设概念加以延拓，再结合柔性因素，从而创新性地建立了柔性梁与刚性地面碰撞的斜碰撞动力学模型 最后，通过具体算例，对于整个碰撞运动过程进行数值仿真通过数值仿真，给出直观反映柔性梁与刚性地面碰撞的曲线图，并在此基础上进行相关分析数值结果表明，针对柔性梁与刚性地面碰撞问题建立的模型是能够符合实际的，也证明了建模思想以及具体方法的合理性 旋转运动柔性梁与弹性柱碰撞的动力学响应 徐哲 硕士 旋转运动柔性梁；梁柱结构；动力学；弹性柱碰撞； 固体力学 天津商业大学 南京理工大学; 本文利用Lagrange方程，运用假设模态法，建立了离散的一维弹性柱，计入轴向变形的旋转运动柔性梁，以及一类梁-柱结构的动力学方程针对此类梁-柱结构推导了梁和柱的材料不同时的正交性条件利用编制的程序对一维弹性柱，计入轴向变形的旋转运动柔性梁，以及此类梁-柱结构在初始速度作用下的动力学响应进行了数值仿真，得出了比较理想的结果观察到了弹性变形和大范围运动之间的相互影响，研究了结构中碰撞力的时间历程，验证了边界条件、结构中的位移连续条件和应力连续条件 利用得出的一维弹性柱，计入轴向变形的旋转运动柔性梁，以及此类梁-柱结构的动力学方程，从改变模型结构的角度研究了梁、柱的多次撞击文中给出了碰撞和分离的判断条件，以及模型结构改变时对初始条件的处理方法利用编制的程序对碰撞过程进行了数值仿真，观察到了多次撞击以及一次宏观撞击中多次微碰撞的现象，得出了整个过程中梁、柱的动力学响应和碰撞力的时间历程 大柔度压电智能结构振动主动控制研究 房元鹏 硕士 智能结构；压电陶瓷；振动控制；模态滤波器；大柔度柔性梁；柔性板； 固体力学 中国科学院等离子体物理研究所 北京航空航天大学; 随着航天技术的不断发展,越来越多的轻质柔性结构投入使用,而这些柔性结构在受到外力扰动时,结构振动衰减非常缓慢,严重影响航天器的使用寿命.结构的柔性越大,振动问题就越严重.以压电材料为致动元件的智能材料结构是解决这一问题的有效方法.通过智能材料对结构施加激励,产生相应变形,可以改变结构的刚度,阻尼等固有特性,使结构振动快速衰减.本论文对智能结构的概念及其应用作了综述,重点介绍了以压电材料作为作动器的振动主动控制结构,并介绍了目前的研究状况.随后分析了压电智能结构中压电陶瓷、粘贴层与基体材料的位移关系,得到了压电陶瓷的应力应变场分布.由能量变分原理分别导出了含压电陶瓷压电智能梁和智能板的振动控制方程,并由假设模态将位移按模态展开,求解了梁和板的动态特性.在前述工作的基础上,我们设计了大柔度压电智能结构振动主动控制系统,该系统由计算机测量控制系统、压电陶瓷、基体材料等部分组成.控制律采用独立模态空间控制法,可实现对所需控制的模态进行独立的控制,而不影响其它未控模态.应用该系统,成功地对大柔度悬臂梁和柔性悬臂板进行了振动主动控制试验,取得了非常好的控制效果.在对大柔度柔性悬臂梁和柔性悬臂板的主动控制实验研究中,为了能够更好地、实时而有效地获取结构的模态位移,我们自行研制的具有良好选择性的四通道有源带通滤波器作为模态滤波器,对柔性结构的振动响应进行模态滤波,得到了结构各自独立的低频振动模态响应分量,实现了模态的分离.在此基础上,对大柔度悬臂梁的前三阶、柔性悬臂板的前两阶振动的独立模态控制,无论对柔性悬臂梁还是悬臂板都取得了很好的实验结果,证明了振动控制系统的有效性. 基于静力—几何比拟理论的新型板壳有限元 黄若煜 博士 相似；静力—几何比拟；平面弹性；板弯曲；薄壳；柔性梁；有限元；变分原理； 工程力学 大连理工大学; 由于C1连续性要求,薄板、薄壳的有限元构造比之平面弹性存在本质上的困难.经过众多研究者数十年的努力,已经有为数可观的板壳单元出现,其中不少是品质优良的.但是,仍然存在一些基本而又不容忽视的问题有待研究解决.在板弯曲单元方面,不可否认的是板单元与平面弹性单元这两个研究领域的发展并不均衡,这一现状是与平面弹性和板弯曲的相似性理论不相协调的,因为该相似性理论表明平面弹性和板弯曲这两个理论体系是同构的.在薄壳单元方面,根本目标是构造在膜变形和弯曲变形分别占主导的壳体考题中都有良好表现的壳单元,但至今没有非常明确的指导理论和实施方案.这些基本的问题正是该文立论的着眼点和研究的切入点.研究的目的和解决方案首先是利用相似性理论在平面弹性有限元与板弯曲有限元之间建立一道桥梁,则可以将平面弹性中性能良好的单元转化为板弯曲单元.之后可以在此基础上以壳体的静力-几何比拟为指导理论构造新型薄壳单元.平面弹性和板弯曲的相似性是壳体静力-几何比拟的特例,所以在总的意义下该文就是研究基于板壳静力-几何比拟理论的新型板壳单元列式. 旋转柔性梁的撞击动力学和波的传播 刘姝 硕士 刚柔耦合系统；动力刚化；子系统法；旋转柔性梁；撞击动力； 一般力学 南京理工大学; 该文研究了刚体一柔性梁系统作大范围旋转运动时的撞击动力学问题 采用子系统法建立了考虑“动力刚化”效应和计及纵波对横波影响的系统刚柔耦合动力学方程，并采用假设模态描述变形，将偏微分形式的动力学方程转化为常微分方程基于系统的动力学方程导出撞击时系统的广义冲量-动量方程，与撞击恢复系数方程相结合求出撞击动力学响应 文中给出了大量算例，验证了本文方法，并对大范围旋转运动下的刚体一柔性梁系统的动力学行为进行了探讨分析了刚性梁和柔性梁的不同碰撞动力学特性，以及梁的柔度对其碰撞动力学行为的影响分别在非碰撞条件下，和含有碰撞的刚柔耦合系统中讨论了动力学建模理论在两种情况下，分别比较了梁作大位移低速旋转运动和高速旋转运动时，纵波和“动力刚化”效应对动力学的影响 本文的整个建模过程高效、方便，系统方程的耦合度大大降低，编制的C语言程序具有通用性 卫星整流罩抛罩多体动力学研究 殷学民 硕士 柔性多体系统动力学；卫星整流罩；矩形薄板；柔性梁；大范围运动；有限元法； 飞行器设计 国防科学技术大学; 该文以卫星整流罩抛罩过程为工程背景,研究柔性多体系统动力学的运动规律,为分析整流罩在抛罩过程中的变形运动提供有价值的参考.第一章全面论述了柔性多体系动力学的历史及其研究内容、方法,指出了该课题产生的工程背景.第二章针对整流罩抛罩过程,根据Kane方程,推导出抛罩过程的多刚体系统动力学模型,分析了抛罩过程中的相对运动.第三章利用有限元法、里兹法,根据拉格朗日方程,推出了大范围运动柔多体系统动力学模型,通过两个算例的仿真,初步揭示了柔性多体系统的动力学特性.第四章主要研究运动矩形薄板的动力学问题.采用有限元法、坐标缩聚法,根据Kane方程,建立了大范围运动矩形薄板的动力学方程.通过算例进一步证实柔性体在大范围运动时其变形运动为准静态变形与高频振动的迭加.第五章给出了各章程序流程图.第六章总结了该文的主要工作,对下一步的工作提出了一些设想,并且讨论了该学科的前沿问题及未来的发展趋势. 大范围运动柔性梁非线性动力学 冯志华 博士 柔性梁；非线性动力学；大范围运动；参数激励；内激励；窄带随机激励；最大Lyapunov指数；参激振动稳定性； 固体力学 南京信息工程大学 南京航空航天大学; 该文系统地研究了大范围运动柔性梁的非线性动力学.涉及大范围运动柔性梁的非线性动力学建模,轴向基础激励悬臂梁的周期振动,含内共振大范围直线运动梁的参激振动稳定性,参数激励与内激励联合作用的大范围直线运动梁的非线性动力行为,及窄带随机参数激励下直线运动梁的随机稳定性等问题.旨在全面地揭示所分析对象固有的非线性动力行为本质.